表贴式永磁同步电机

摘要： 不同的磁链和转矩预测模型使得表贴式永磁同步电机(SPMSM)模型预测转矩控制(MPTC)系统的性能有所差异。因此建立了基于转子磁链坐标系、定子磁链坐标系和静止坐标系的SPMSM MPTC系统,并进行仿真验证和对比分析。仿真结果为SPMSM MPTC的预测模型的选择提供参考。

摘要： 为了深入掌握不同控制策略下供电电流谐波对表贴式永磁同步电机性能的影响,本文在比较不同控制策略原理的基础上完成了PI和滑模控制器的参数整定,基于同一表贴式永磁同步电机建立了不同控制策略下的Matlab/Simulink仿真模型,对不同工况下表贴式永磁同步电机的供电电流分别进行谐波分析,分析了多工况下供电电流谐波的分布情况,发现不同控制策略产生的供电电流在空载以及高速运行状态下均在SVPWM开关频率附近有幅值较大的谐波分量。为了降低供电电流总谐波失真(THD),提出自适应开关频率法,使不同工况下供电电流THD平均下降30%左右,同时降低了IGBT的开关损耗并延长其使用寿命。最后对多工况下不同控制策略做出评价,为进一步研究供电电流谐波对永磁同步电机的温升和振动噪声的影响打下基础。

摘要： 为使传统不移相的谐波电流注入具有更好的力波补偿效果,采用有限元法建立了移相倍频波注入的径向力波补偿模型,并与谐波注入的补偿模型进行对比。结果表明考虑移相的倍频波注入方法相比传统的谐波电流注入对径向力波的影响更大、补偿效果更好。

摘要： 提出了一种机器人高过载无框伺服电机方案,首先从表贴式永磁同步电机的电压转矩方程出发,探讨了影响表贴式永磁同步电机过载能力的因素,通过SHAPLEY模型可解释性框架对主要影响电机过载能力的永磁体厚度、气隙长度、极弧系数、定子裂比等设计因素进行分析,得到上述设计参数对电机过载能力贡献度随不同设计方案和自身数值改变的变化规律,然后利用该模型对科尔摩根TMB(S)-6051-A无框永磁同步电机进行优化设计,最终使电机过载能力达到4.6倍。

摘要： 提出了一种表贴式带保护套永磁同步电机转子涡流损耗的快速解析模型,同时考虑了定子时空谐波、涡流反作用和永磁体周向分段3种情况。在考虑永磁体周向分段时,忽略次生谐波及其耦合影响,以简化计算过程。将此解析模型应用在6相24槽14极永磁同步电机上,首先对其结果进行收敛性分析,减少截断误差的同时提高了计算效率;然后用时步有限元法等进行精度验证,得到的平均涡流损耗与本模型解析解较为吻合;最后由解析模型,绘制永磁体层中的涡流电密图。本解析模型可以快速得到涡流损耗的响应面,为电机设计及优化迭代提供理论依据。

摘要： 电机参数的变化会影响电机控制系统的控制精度,因此参数辨识技术对于电机伺服系统具有重要意义。本文阐述了影响电机参数变化的因素并分析了电机参数变化对电机控制系统的影响。基于表贴式永磁同步电机d-q轴电压方程和运动方程,运用带遗忘因子的最小二乘法,分步辨识定子永磁磁链、电阻和d-q轴电感。仿真和实验结果表明该辨识方案具有实际工程意义。

摘要： 齿槽转矩是永磁电机的重要问题之一,削弱齿槽转矩可以减少转矩脉动、降低电磁噪声、提高电机运行稳定性。基于磁极参数对表贴式永磁同步电机(SPMSM)的齿槽转矩进行了研究,基于能量法和傅里叶分解推导了不同永磁体模型下的齿槽转矩公式。研究发现,磁极参数的改变影响永磁体剩磁在气隙中分布和气隙相对磁导率的大小,进而改变齿槽转矩的大小。然后结合有限元方法对不同永磁体模型下的电机齿槽转矩进行了仿真分析,发现削极结构和组合磁极对齿槽转矩削弱明显,并通过有限元方法优化了这2种结构的磁极参数,最后分析对电机其他性能的影响。研究表明,合理地选择永磁体参数可以在确保电机性能的同时显著降低齿槽转矩。

摘要： 在电机的径向力波调制中,谐波电流注入法是行之有效的方法,实现谐波电流注入法的关键是建立谐波电流注入补偿模型及参数辨识.该文根据麦克斯韦应力张量法,首先,推导出表贴式三相永磁同步电机由电磁作用产生的极槽径向力波的时空分布模型,判断具有补偿作用的谐波电流频次;其次,推导出单频次谐波电流注入补偿模型,并采用最小二乘法和牛顿迭代法进行参数辨识;再次,推导出双频次谐波电流同时注入时产生的耦合径向力波模型,并采用最小二乘法进行参数辨识;最后,推导出多频次谐波电流注入补偿模型.通过Ansys仿真和样机实验验证模型的正确性和有效性.

摘要： 针对永磁同步电机(PMSM)多参量辨识数学模型欠秩的情况,将电机参数分为快变化和慢变化2种类型参数,结合慢参量入口和电机稳态信息建立慢辨识模型和快辨识模型,提出了一种改进的分步迭代在线辨识方法.该方法基于电机在旋转坐标系下的稳态电压方程,分时分步固定慢变化参数,利用遗忘因子递推最小二乘算法,能够辨识表贴式永磁同步电机(SPMSM)的3个电气参数,计算压力小,辨识速度快,适于工程应用.以DSP控制器和测功机试验平台为基础的试验证明了辨识方法的可行性.

摘要： 齿槽转矩是永磁电机的重要问题之一,削弱齿槽转矩可以减少转矩脉动、降低电磁噪声、提高电机运行稳定性.基于磁极参数对表贴式永磁同步电机(SPMSM)的齿槽转矩进行了研究,基于能量法和傅里叶分解推导了不同永磁体模型下的齿槽转矩公式.研究发现,磁极参数的改变影响永磁体剩磁在气隙中分布和气隙相对磁导率的大小,进而改变齿槽转矩的大小.然后结合有限元方法对不同永磁体模型下的电机齿槽转矩进行了仿真分析,发现削极结构和组合磁极对齿槽转矩削弱明显,并通过有限元方法优化了这2种结构的磁极参数,最后分析对电机其他性能的影响.研究表明,合理地选择永磁体参数可以在确保电机性能的同时显著降低齿槽转矩.

摘要： 复合控制策略是实现全速度范围无位置传感器控制的一项关键环节.本文针对表贴式永磁同步电机(Surface Mounted Permanent Magnet Synchronous Machines,SPMSM),用一种将脉振高频信号注入法和反电动势法相结合的复合控制策略,实现其全速度范围内的无位置传感器控制.首先,分析低速运行时采用脉振高频信号注入法,SPMSM“饱和凸极性”的形成机理,在此基础上研究了其位置和速度的估计原理.其次,分析了中高速运行时采用反电动势法实现位置和速度的估计原理.在中低速切换时,采用加权平均的复合算法实现两种不同无位置传感器控制策略的平滑过渡.最后在Matlab中搭建仿真模型对所提无位置传感器复合控制策略进行验证,并给出结果.

摘要： 针对表贴式永磁同步电机(SPMSM)重载起动、全速范围内无传感器控制,提出了一种新型的混合控制方法.电机低速时用脉动高频信号注入法;高速时用改进滑模观测器法,用饱和函数代替开关函数来减弱滑模算法的固有抖振,设计截止频率随转速可变的滤波器从而实现补偿角的定值化.提出了结合两种方法优点,在两种方法之间的平滑切换的算法.仿真结果表明,该混合控制器方法可以准确观测转子位置和速度,实现电机的无传感器控制,系统具有良好的稳定性和鲁棒性.

摘要： 基于凸极跟踪的思想,研究了两种高频信号注入法-脉动正弦电压信号注入法和脉动方波电压信号注入法在表贴式永磁同步电机(SPMSM)无传感器运行控制中的应用.本文分别研究了两种高频信号注入法的转子位置自检测原理,指出了两种方法的优缺点及技术关键,并应用这两种位置自检测方法进行了仿真和实验,比较了性能.比较分析表明,高频脉动方波电压信号注入法,信号处理过程中没有用到任何低通滤波器,而且注入的频率更高,可以达到开关频率的一半,更容易分离基频电流和高频电流,估计的转子位置能更好的跟踪实际的转子位置,增加了位置观测器和速度控制器的带宽.

摘要： 本发明提供了一种考虑磁饱和的表贴式永磁同步电机的永磁体温度估算方法，该方法在原有的反电势估算方法的基础上增加了饱和系数，对永磁体的温度估算公式进行了改进，并对磁参数进行了修正，贴合表贴式永磁同步电机的结构特点，建立了精确的永磁体温度估算数学模型。该方法通过建立表贴式永磁同步电机的有限元模型，以便获取所需要的磁通密度，以及电压电流等参数，另外根据电机的材料属性，并通过查表的方法获取定子轭部处的磁压降修正系数，最终计算出永磁体温度系数。该估算方法整个过程不需要温度传感器，降低了成本以及实际操作的难度，大大提升了估算精度。

摘要： 本发明公开了一种表贴式永磁同步电机转子永磁体温度在线测量方法，用于对采用Id=0控制方式的表贴式永磁同步电机转子永磁体温度进行在线测量，基于永磁材料剩余磁感应强度随温度可逆变化原理，通过测量电机在起动时刻环境温度、起动至预定转速时刻的电压值、电流值和转速，以及测量电机运行在任意时刻的电压值、电流值和转速，即可对转子永磁体温度进行实时在线监测。本发明无需增加温度传感器及测量线圈，且测量过程中不需要断电，具有方法简单、成本低廉、可实现在线测量的优点。该方法不仅对于维护永磁同步电机可靠运行具有重要作用，同时还可以为指导电机优化设计及提高其功率密度提供重要参考。

摘要： 本发明提供了一种车用表贴式永磁同步电机的永磁体涡流损耗快速计算方法，考虑到了相电流谐波对永磁体涡流损耗所造成的影响，能够实现永磁体涡流损耗全工作域内快速准确计算，使设计人员在设计过程中就可以选取适当电机结构参数和电磁参数，减少永磁体涡流损耗，避免永磁体不可逆退磁，保证电机在复杂和多变的工况下正常工作；同时对永磁同步电机的设计方法进行了完善，缩短永磁同步电机设计周期。

摘要： 本发明公开了一种表贴式永磁同步电机转子永磁体温度在线测量方法，用于对采用Id=0控制方式的表贴式永磁同步电机转子永磁体温度进行在线测量，基于永磁材料剩余磁感应强度随温度可逆变化原理，通过测量电机在起动时刻环境温度、起动至预定转速时刻的电压值、电流值和转速，以及测量电机运行在任意时刻的电压值、电流值和转速，即可对转子永磁体温度进行实时在线监测。本发明无需增加温度传感器及测量线圈，且测量过程中不需要断电，具有方法简单、成本低廉、可实现在线测量的优点。该方法不仅对于维护永磁同步电机可靠运行具有重要作用，同时还可以为指导电机优化设计及提高其功率密度提供重要参考。

摘要： 本发明公开了一种表贴式永磁同步电机永磁体定位结构，其特征在于，包括：转子铁芯和设置在所述铁芯表面的永磁体；所述永磁体包括定位永磁体和非定位永磁体；所述转子铁芯的外表面开设有定位槽，所述定位槽与所述定位永磁体相匹配。该永磁体定位结构中定位永磁体的凸起与定位槽形成键槽配合，能够省去加工其他永磁体安装需要的磁钢位与隔磁桥，从而能够在降低电机成本与加工难度的同时，完成永磁体的精确定位工作同时。此外，上述结构还能够避免隔磁桥引起的相邻永磁体之间的磁导变化较大的现象，提高电机的使用性能与永磁体的利用率。

摘要： 本发明提供了一种考虑磁饱和的表贴式永磁同步电机的永磁体温度估算方法，该方法在原有的反电势估算方法的基础上增加了饱和系数，对永磁体的温度估算公式进行了改进，并对磁参数进行了修正，贴合表贴式永磁同步电机的结构特点，建立了精确的永磁体温度估算数学模型。该方法通过建立表贴式永磁同步电机的有限元模型，以便获取所需要的磁通密度，以及电压电流等参数，另外根据电机的材料属性，并通过查表的方法获取定子轭部处的磁压降修正系数，最终计算出永磁体温度系数。该估算方法整个过程不需要温度传感器，降低了成本以及实际操作的难度，大大提升了估算精度。

摘要： 本发明提供了一种车用表贴式永磁同步电机的永磁体涡流损耗快速计算方法，考虑到了相电流谐波对永磁体涡流损耗所造成的影响，能够实现永磁体涡流损耗全工作域内快速准确计算，使设计人员在设计过程中就可以选取适当电机结构参数和电磁参数，减少永磁体涡流损耗，避免永磁体不可逆退磁，保证电机在复杂和多变的工况下正常工作；同时对永磁同步电机的设计方法进行了完善，缩短永磁同步电机设计周期。

摘要： 本发明实施例是关于一种用于表贴式永磁同步电机的转矩电流指令值的求取方法，首先列写系统机械运动方程以及电磁转矩方程，对于表贴式永磁同步电机，将电磁转矩方程进行简化以及稳态时与负载转矩等效，从而得到离散的机械运动方程，在此基础上利用跟踪微分器得到近似的微分值，从而得到含有高频噪音的转矩电流指令值，再利用低通滤波器对含有高频噪音的转矩电流指令值进行滤波，最终得到转矩电流指令值。本发明可以降低速度环控制器对机械系统参数的敏感度，有效地提升转矩电流指令的响应速度以及机械参数变化的鲁棒性。

摘要： 本发明公开了一种表贴式永磁同步电机参数辨识方法。该方法基于两相旋转坐标系下的电压方程，通过在位置角信号中注入周期性的方波，形成两种不同的d‑q轴电压状态，根据这两种d‑q轴电压状态，再结合转速和q轴电流以及注入位置角信号的大小，利用递归最小二乘法观测器，最终辨识出电机的定子电感、定子电阻和转子磁链参数。在位置角信号上注入周期性方波的方法，能够有效解决永磁同步电机参数可观性的问题，递归最小二乘法观测器具有收敛速度快、占用内存少、精度较高等优点，同时还能够实现表贴式永磁同步电机参数的在线辨识。

摘要： 本发明的一种分析表贴式永磁同步电机及其2D无网格化方法，包括将对电机待求解的磁场区域以点的方式进行离散；基于泰勒展开以及加权最小二乘原理，可以将每个离散节点矢量磁位的各阶导数值近似为支持区域内每个节点的矢量磁位值的线性组合；将偏微分方程转换为代数方程；求解代数方程进而可以得到每个节点的矢量磁位，进而可以得到磁力线的走向和磁密的分布，并依照电机电磁计算约束，可以得到电机绕组反电势、电磁转矩等参数；最后与有限元结果进行对比。本发明首次针对表贴式永磁同步电机进行无网格化建模分析，所提供的方案可以为该类表贴式永磁电机提供参考研究。